Kiel la Radioterapio tubojn funkcias?

Rentgenradioj estas generita igante la energio de la elektronoj por fotonoj, kiuj okazas en la Radioterapio tubon. Kvanto (ekspozicio) kaj kvalito (spektro) radiado povas alĝustiĝi per ŝanĝanta la fluo, tensio kaj tempo de la instrumento.

principo de operacio

Radioterapio tubojn (foto donita en la artikolo) estas energio konvertiloj. Ili ricevas ĝin de la reto kaj konvertitaj en aliajn formojn - penetra radiado kaj varmo, tiu lasta estas nedezirinda kromprodukto. Radioterapio tubon aparato tia, ke ĝi maksimumigas la produktadon de fotonoj kaj dispelas la varmegon kiel eble plej rapide.

La tubo estas relative simpla aparato, kutime konsistanta du bazaj elementoj - katodo kaj anodo. Kiam nuna fluas de la katodo al la anodo, la elektronoj perdas energion, kiu kondukas al la generacio de X-radioj.

anodo

La anodo estas komponanto kaj enhavis la emisión de alta energio fotonoj produktitaj. Ĉi tiu estas relative masiva metala elemento kiu estas konektita al la pozitiva poluso de la elektra cirkvito. Ĝi havas du ĉefajn funkciojn:

• Ĝi konvertas la elektrona energio en Radioterapio radiado,
• Ĝi dispelas varmegon.

La materialo por la anodo estas selektita por plibonigi ĉi tiujn funkciojn.

Ideale, la plej multaj el la elektronoj devus formi alta energio fotonoj, anstataŭ varmego. Rilatumo de totala energio, kiu estas konvertita en X-radiado (COP) dependas de du faktoroj:

• atomnumero (Z) de la anodo materialo,
• elektrona energio.

En plej radiografaĵo tubojn kiel materialo de la anodo uzita volframo, kies atoma numero estas egala al 74. Krom la granda Z, ĉi tiu metalo havas iuj aliaj karakterizaĵoj kiuj faras ĝin taŭga por tiu celo. Wolfram estas unika en ĝia kapablo subteni forton kiam varmigita, havas altan frostopunkto kaj malaltan evaporación kurzo.

Dum multaj jaroj, la anodo estas farita el pura volframo. En la lastaj jaroj, ni komencis uzi tiun metalo alojo kun renio, sed nur sur la surfaco. Mem anodo sub la tungsteno-renio revestimiento farita el malpeza materialo, bona varmo-stokado. Du tiaj substancoj estas molibdeno kaj grafito.

La Radioterapio tubon uzata por mamografía, estas farita kun la anodo, kovritaj de molibdeno. Tiu materialo havas interan atomnumero (Z = 42), kiu generas fotonoj kun karakteriza energio, taŭga por registradon brusto. Iuj mamografía aparatoj ankaŭ havas duan anodo, formita el rodio (Z = 45). Tiu ebligas pliigi energion kaj atingi pli grandan penetradon por densaj mamoj.

La uzo de tungsteno-renio alojo plibonigas la longtempa radiado produktado - kun tempo efikeco aparatoj kun anodo faris el pura volframo estas reduktita pro termika damaĝo al la surfaco.

La plej multaj el la anodo havas la formon de la pintigita diskoj kaj fiksita al la motoro ŝafto, kiu rotacias ilin relative altaj rapidoj en la momento de la emisión de ikso-radioj. La celo de la rotacio - la forigo de varmego.

fokusa loko

La Radioterapio generacio parto ne la tutan anodo. Ili loĝas en malgranda areo de ĝia surfaco - la fokusa loko. Dimensioj lasta determinita grandeco de la fasko de elektronoj venanta de la katodo. En la plimulto de ĝi havas rektangulan formon varias ene 0.1-2 mm aparatoj.

La radiografaĵo tubon dezajno kun certa grandeco de la fokusa loko. La pli malgranda ĝi estas, des malpli Motion Blur kaj pli alta akreco, kaj kio estas pli, des pli bone varmego dibocxo.

Fokusa loko grandeco estas faktoro kiu devas esti konsiderata kiam elektante la Radioterapio tubon. Fabrikantoj produktas aparatoj kun malgranda fokusa loko, kie ĝi estas necesa por atingi altan rezolucion kaj sufiĉe malgranda radiado. Ekzemple, ĝi estas bezonata en la studo de malgrandaj kaj delikata korpopartoj kiel en mamografía.

La Radioterapio tubon ĉefe produktas fokusa punktoj kun du grandecoj - grandaj kaj malgrandaj, kiu povas esti elektita de la operatoro laŭ la bildo formanta procedo.

katodo

La ĉefa funkcio de la katodo - generi elektronoj kaj kolekti ilin en trabo direktita al la anodo. Ĝi ĝenerale konsistas de malgranda spiralo drato (filamento) enigita en tasforma alkovo.

Elektronoj pasanta tra la cirkvito ne povas normale forlasi la dirigento kaj lasi liberan spacon. Tamen, ili povas fari ĝin, se ili akiras sufiĉan energion. En procezo konata kiel termika emisión, la varmego uzata por forpeli la elektronojn de la katodo. Ĉi iĝas ebla kiam la premo en evakuitaj radiografaĵo tubon atingas 10 ^-6 -10 ^-7 Torr. Arto. La teksaĵo estas varmigita en la sama maniero kiel spiralo filamento lampo pasante nuna therethrough. Laboro tubo de radioj tubo estas akompanita per varmigante al temperaturo luminesko movo termika energio de gxi la elektronoj.

balono

La anodo kaj katodo estas enhavita en sigelita loĝejo - cilindro. La balono kaj ĝia enhavo estas ofte nomata kiel insert, kiu havas limigitan vivon kaj povas esti anstataŭita. La radiografaĵo tubon ĝenerale havas vitro bulbo, kvankam metalo kaj ceramikoj cilindroj uzitaj por iuj aplikoj.

La ĉefa funkcio estas subteni la ujo kaj izolado de la anodo kaj la katodo, kaj subtenante vakuo. La premo en la evakuitaj radiografaĵo tubon je 15 ° C estas 1.2 × 10 ^-3 Pa. La ĉeesto de gaso en la deponejo permesus elektro flui tra la aparato libere, ne nur en la formo de fasko de elektronoj.

loĝejo

Radioterapio tubon aparato tia, ke, aldone al la areo kaj subtenon de aliaj komponantoj, ĝi funkcias kiel ŝildo korpo kaj sorbas la radiado, krom la utila trabo pasanta tra la fenestro. Lia relative granda ekstera surfaco dispelas la plimulto de la varmego generita en la aparato. La spaco inter la ŝelo kaj la enigaĵo estas plena de oleo kiu havigas izolaĵo kaj malvarmigo ĝin.

ĉeno

La elektra cirkvito konektas la telefonon al potenco fonto, kiu estas nomata generilo. Fonto estas funkciigita de la reto kaj konvertas la alternan kurenton por direkti fluon. La generatoro ankaŭ permesas ĝustigi iujn parametrojn de la ĉeno:

• KV - tensio aŭ elektra potencialo;
• MA - fluo fluas tra la tubo;
• S - daŭro aŭ tempo de ekspozicio, en frakcioj de dua.

La cirkvito provizas la movado de elektronoj. Ili estas akuzita energio, trapasante la generatoron, kaj donu ĝin al la anodo. Kiel ilia movado okazas du transformoj:

• elektra potenciala energio estas konvertita en kineta energio;
• kineta, siavice, estas konvertita en Radioterapio radiado kaj varmego.

potencialo

Kiam la elektronoj alvenas en la flakono, ili posedas potencial elektra energio, kiu estas difinita per la kvanto de KV tensio inter la anodo kaj la katodo. La Radioterapio tubon estis operaciita je tensio generi 1 KV kiujn ĉiu partiklo devas havi 1 keV. Modifu la KV, la operatoro donas ĉiu elektrono estas certa kvanto de energio.

kinetiko

Malalta premo en evakuitaj radiografaĵo tubon (je 15 ° C estas 10 ^-6 -10 ^-7 Torr. V.) Permesas la partikloj sub la ago de emisión kaj termjonaj elektra forto elsenditaj de la katodo al la anodo. Tiu forto akcelas ilin, rezultanta en pliigis rapido kaj kineta energio kaj potenciala malsupreniranta. Kiam partiklo surteriĝas sur la anodo, ĝia potencialo estas perdita, kaj ĉiuj ties energio estas konvertita en kineta energio. 100-keV elektrono atingas rapidon pli granda ol duona lumo rapido. Batante la surfaco de la partiklo estas malrapidiganta malsupren tre rapide kaj perdi sian kineta energio. Ŝi turnas al Rentgenradioj aŭ varmego.

Elektronoj veni en kontakton kun la individuaj atomoj de la anodo materialo. Radiado generita per lia interago kun orbitales (Radioterapio fotonoj), kaj kun kerno (bremsstrahlung).

energio de ligo

Ĉiu elektrono en atomo havas certan deviga energio, kiu dependas de la grandeco de tiu lasta kaj la nivelo je kiu la partiklo situas. La energio de ligo ludas gravan rolon en la generacio de la karakterizaj Rentgenradioj kaj necesas forigi elektronon de atomo.

bremsstrahlung

Bremsstrahlung produktas la plej grandan numeron de fotonoj. La elektronoj penetras en la anodo materialo kaj etendante proksime al la kerno, deviigis kaj desacelerado gravita forto atomon. Ilia energio perdita dum tiu kunveno aperas en la formo de Radioterapio fotono.

gamo de

Nur kelkaj fotonoj havas energion proksime al elektrona energio. La plimulto de ili estas pli malalta. Supozi, ke estas spaco aŭ kampo ĉirkaŭanta la kernon, kie la elektronoj sperto forto "inhibicio". Tiu kampo povas esti dividita en zonoj. Tiu donas vidon de la kampo kernon de la celo atomon en la centro. Elektronika falas ie ajn en la celo estas desacelerado kaj generas Radioterapio fotono. Eroj kiuj falas plej proksima al la centro, estas la plej elmontrita kaj sekve perdi la plej energio, produktante tre alta energio fotonoj. Elektronoj eniri en la eksteran zonon spertas malforta interago kaj generi fotonoj de malalta energio. Kvankam la areo havas la sama larĝa, ili havas malsaman areon laŭ la distanco de la nukleo. Ekde la nombro de partikloj incidento en la zono, dependas de lia areo, estas evidente, ke la ekstera spaco kapti pli elektronoj kaj kaŭzi pli fotonoj. energio Radioterapio spektro povas antaŭdiri per tiu modelo.

E _max fotonoj ĉefa bremsstrahlung spektro responda al E _max elektronoj. Sube tiu punkto, kun malkreskanta fotono energio pliigas ilian nombron.

Signifa numero de fotonoj de malalta energio sorbita aŭ filtrita, kiel ili provas trapasi la surfaco de la anodo tubon aŭ skatolo filtrilo. Filtrado estas ĝenerale dependas de la komponado kaj dikeco de la materialo tra kiu la trabo pasas, kaj tio determinas la fina formo de la malalta-energio spektro kurbo.

influo KV

La alta energio parto de la spektro determinas la tensio radiografaĵo tubojn en kV (kilovolt). Tio estas ĉar ĝi determinas la energio de elektronoj atingi la anodon kaj fotonoj ne povas havi la potencialon granda ol tio. Sub ajna tensio kurado Radioterapio tubon? La maksimuma fotono energio respondas al la maksimuma aplikita potencialo. Tiu tensio povas varii dum ekspozicio pro la alterna kurento reto. En ĉi tiu kazo, E _max pinto tensio difinita per fotono oscilado periodo KV _p.

Plue potencialo quanta, KV _p determinas la kvanton de radiado generita per donita numero de elektronoj atingi la anodo. Ekde la totala efikeco de bremsstrahlung radiado pliigas por la incidento elektrona energio kreskas, kio estas difinita KV _p, tio implicas ke la KV _p influas la efikecon de la aparato.

Ŝanĝi KV _p, kutime ŝanĝi la spektro. La tuta areo sub la energio kurbo reprezentas la nombron da fotonoj. Sen filtriloj spektro estas unu triangulo kaj la kvanto de radiado proporcie al la kvadrato KV. En la ĉeesto de la filtrilo ankaŭ pliigas KV kresko penetrado de fotonoj, kiu reduktas la procenton de la filtrita radiado. Ĉi tio kondukas al pliigita radiado rendimenton.

karakteriza radiado

La tipo de interago kiun generas la karakteriza radiado konsistas rapidega kolizio kun orbita elektronoj. Interagado povas nur okazi kiam parto E de _la partiklo havas pli granda ol la energio de ligo de atomo. Kiam tiu kondiĉo estas konita, kaj estas kolizio, la elektrono estas batita senkonscie. Tiu lasas malferma pozicio, plenigita per la partiklo pli alta energinivelo. Kiel ni movas la elektrono donas energio elsendita en la formo de Radioterapio fotono. Ĝi estas nomita la karakteriza radiado, ĉar E estas la fotono karakteriza kemia elemento, el kiu la anodo estas farita. Ekzemple, kiam elektrono estas batita K tungsteno tavolo _ligo kun E = 69,5 keV, la libera estas plena de elektrono de la L-nivela _komunikado kun E = 10.2 keV. Karakteriza Radioterapio fotono havas energion egala al la diferenco inter la du niveloj, aŭ 59.3 keV.

Fakte, la anodo materialo kondukas al kelkaj karakterizaj Radioterapio energioj. Tiu okazas ĉar elektronoj ĉe diversaj energio niveloj (K, L, ktp) povas esti frapis bombardi partikloj kaj la liberaj plenigxu de diversaj niveloj de energio. Dum la liberaj L-nivelo generas fotonoj kaj iliaj energioj estas tro malgrandaj por esti uzitaj en diagnozaj bildigaj. Ĉiu karakteriza energio donita designación kiu indikas la orbital kaj kiun vakantaĵon, kun indekso kiu montras elektronon fonto postulis. alfa (α) signifas la indekso plenigi elektronon de L-nivelo, kaj beta (β) indikas la plenigita nivelon de M aŭ N.

• Spektro volframo. La karakteriza radiado de la metalo produktas lineara spektro konsistas el pluraj diskretaj energioj kaj bremsita generas kontinuan distribuon. La nombro da fotonoj kreita de ĉiu karakteriza energio, karakterizita en tiu la probablo de plenigi la vakantaĵon K-nivelo dependas de la orbital.
• Spektro molibdeno. Anodoj de ĉi metalo uzata por mamografía, produkti du sufiĉe intensa karakteriza radiografaĵo energio: K-alfa ĉe 17.9 keV kaj la K-beta ĉe 19.5 keV. La optimuma rango de Radioterapio tubojn, kiu permesas atingi la plej bonan ekvilibron inter kontrasto kaj radiado dozo por la mezumo brusto grandeco atingita ĉe E _p = 20 keV. Tamen Bremsstrahlung produkti pli energio. En mamografía ekipaĵo por forigo nedezirataj partoj de la spektro uzita molibdeno filtrilo. La filtrilo funkcias sur la principo de «K-rando." Ĝi sorbas radiadon en eksceso elektrona energio de ligo en la K-nivela molibdeno atomon.
• La spektro de rodio. Rodio havas atomnumero 45 kaj molibdeno - 42. Sekve, la karakteriza X-radioj de rodio anodo havos iomete pli alta energio ol tiu de molibdeno kaj pli penetremaj. Ĝi estas uzata por Imaging densaj mamoj.

Anodoj kun duobla surfaco areoj, molibdeno, rodio, ebligi la operatoro elekti disdonado optimumigita por mamoj de malsamaj grandeco kaj denseco.

La efiko sur la spektro KV

KV valoro ege influas la karakteriza radiado, te. K. Ĝi ne produktis se malpli KV K-energinivelo elektronoj. Kiam KV superas tiun sojlon valoro, la kvanto de radiado estas ĝenerale proporcia al la diferenco kaj la sojlo KV tubon KV.

La energio spektro de fotonoj de Radioterapio trabo elsendas de la aparato estas difinita per pluraj faktoroj. Kutime, ĝi konsistas bremsstrahlung kaj la karakteriza interago.

La relativa kunmetaĵo de la spektro dependas de la anodo materialo, KV kaj filtrilo. En tubon kun volframo anodo emisión karakterizaj ne formis je KV <69,5 keV. Je pli altaj valoroj de HF uzitaj en diagnozaj studoj, karakteriza radiado pliigas la totala radiado al 25%. La molibdeno aparatoj povas atingi grandan parton de la totala generanta kapacito.

efikeco

Nur malgranda parto de la energio transdonita de la elektronoj estas konvertita en radiado. La ĉefa frakcio estas sorbita kaj konvertiĝis en varmego. radiado efikeco estas difinita kiel la frakcio de totala radiis potencon de la ĝenerala elektra donata anodo. La faktoroj kiuj determinas la efikeco de la Radioterapio tubon aplikas tension KV kaj atomnumero Z. La proksimuma kvociento de la sekvaj:

• Efikeco = KV x Z x 10 ^-6.

La rilato inter efikeco kaj KV havas specifan efikon al la praktika uzo de Radioterapio teamo. Pro la varmego generacio de la tubo havas limon en la kvanto de elektra potenco, ke ili povas dispeli. Ĝi postulas al la kapablo de la aparato limo. Kun kreskanta KV tamen la kvanto de radiado produktita de unu el varmego pliigas signife.

La dependeco de la efikeco de la Radioterapio generacio de la komponado de la anodo estas nur de akademia intereso ĉar plej aparatoj uzataj volframo. Escepto estas molibdeno kaj rodio, uzata en la mammogram. Efikeco de ĉi tiuj aparatoj estas signife pli malalta por volframo pro sia pli malalta atomnumero.

efikecon

Efikeco Radioterapio tubo estas difinita kiel la kvanto de radiado millirentgenah transdonis al punkto en la centro de la utila trabo je distanco de 1 m de la fokusa punkto por ĉiu 1 mas elektronoj pasas tra la aparato. Ĝia valoro reprezentas la kapablon de la aparato por konverti la energio de la eroj ŝarĝitaj en la Radioterapio radiado. Ĝi permesas vin determini la ekspozicio de la paciento, kaj la ekranfoton. Kiel efikeco, efikeco de la aparato dependas de pluraj faktoroj, inkluzive de KV, la tensio ondo formo, la anodo materialo kaj la grado de surfaco damaĝo al la filtrilo aparato kaj la tempo de uzo.

KV-administrado

Tensio KV Radioterapio tubon efike kontrolas la produktadon radiado. Kutime, ĝi supozas ke la produktado estas proporcia al la kvadrato de la KV. Duobligante KV ekspono pliigas 4 fojojn.

ondformo

La formo de ondo priskribas la metodo, per kiu KV varias kun la tempo dum la generacio de radiado pro la cikla naturo de potenco. Uzita pluraj malsamaj formoj de ondo. La ĝenerala principo estas: la pli malgranda la ŝanĝon en la formo KV, la Radioterapio radiado estas produktata efike. La moderna ekipaĵo uzita generatorojn kun relative konstanta KV.

Radioterapio tubojn: Manufacturers

Oxford Instruments Kompanio fabrikas diversajn aparatoj, inkluzive de vitro, potencon 250 W, 4-80 kV potencialo, la fokusa loko 10 mikronoj kaj vasta gamo de anodo materialoj, t. H. Ag, Au, Co, Cr, Cu, Fe, Mo, Pd, Rh, Ti, W.

Varian proponas super 400 malsamaj specoj de medicinaj kaj industriaj Radioterapio tubojn. Aliaj konataj produktantoj estas Dunlee, GE, Philips, Shimadzu, Siemens, Toshiba, IAE, Hangzhou Wandong, Kailong et al.

En Rusio produktis Radioterapio tubojn "Svetlana-Roentgen". Krom la tradiciaj aparatoj kun turnanta kaj senmova anodo entrepreno fabrikas mekanismojn de la malvarma katodo luma fluo kontrolitaj. Profitoj de la jenaj aparatoj:

• labori en kontinua kaj pulso modoj;
• foresto de inerteco;
• reguligi la intensecon de la LED nuna;
• spektro pureco;
• la eblecon de Radioterapio radiado de varianta intenseco.